Development of Glaze Compositions to Increase the Durability of Decorative Paints Used in Glazed Porcelain

Year 2024, Volume: 11 Issue: 1, 37 - 46, 31.05.2024

Aslı Çamoğlu , Ali Çelik , Miraç Alaf

https://doi.org/10.35193/bseufbd.1218432

Abstract

Colorful paint works are carried out to highlight the visuality of ornamental and tableware products, such as cups and plates. As these products come into contact with detergents, food products or grime, erosion and abrasion occur in paint and patterns over time. In this study, transparent glaze compositions that can be applied on patterned products have been developed in order to minimize wear and damage to the paint on ornamental and tableware products such as porcelain cups and plates. It is aimed to have a compatibility with the glaze layer and the porcelain body, to have high transparency and brightness. Different glaze compositions have been implemented to porcelain wares containing precious metallic paints. Then the glazed products were coducted to final firing between 870˚C-900˚C. Colours values of porcelain wares were determined with L-a-b spectrophotometer colours measurment devices and ΔE values was found to be lower than 0.50. Erosion and abrasion resistance were determined by staining test and washing test. According the results, the mass loss values are in the range of 2.7-3.4 mg (24h washing) and 7.9-8.3 mg (168 h washing). The morphology of the samples and the analysis of the phases formed during sintering were determined by X-ray diffraction (XRD) technique and scanning electron miscroscopy (SEM and EDX). Quartz-SiO2 and Albite-Na (AlSi3O8) phases were observed in the structure of the glazes. The results showed that glaze compositions with high transparency and wear resistance can be obtained with only 30% frit content.

Keywords

Transparent Glaze, Porcelain Product, Metallic Decorative Paint, Durability, Frit

Sırlı Porselenlerde Kullanılan Dekoratif Boyaların Dayanımını Arttırmak için Sır Bileşimlerinin Geliştirilmesi

Abstract

Fincan ve tabak gibi süs ve sofra ürünlerinde görselliği ön plana çıkarmak için renkli boya çalışmaları yapılmaktadır. Bu ürünler bulaşık deterjanları, organik gıda ürünleri veya kir ile temas ettikçe boya ve desenlerde zamanla erezyon ve aşınma meydana gelmektedir. Bu çalışmada porselen fincan ve tabak gibi süs ve sofra ürünlerinin üzerinde bulunan dekoratif boyaların zamanla meydana gelen aşınma ve hasarını en aza indirgeyebilmek için desenli porselen eşya üzerine uygulanabilen şeffaf sır bileşimleri geliştirilmiştir. Sır tabakasının porselen bünyeyle uyumlu olması, yüksek transparanlıkta ve parlaklıkta olması amaçlanmıştır. Üzerinde değerli metalik boya bulunduran porselen ürünlere geliştirilen farklı sır kompozisyonları uygulanmıştır. Ardından 870˚C-900˚C sıcaklıkları arasında sırlanmış ürünler son pişirimleri yapılmıştır. Porselen ürünlerin L-a-b spektrofotometre renk ölçüm cihazı ile renk değerleri ölçülmüştür ve ΔE değeri 0,5 bulunmuştur. Erezyon ve aşınma dayanımı lekelenme testi ve yıkama testi ile belirlenmiştir. Bu sonuçlara göre kütle kayıpları 2,7-3,4 mg (24sa yıkama) ve 7,9-8,3 mg (168sa yıkama) mertebelerinde bulunmuştur. Numunelerin morfolojileri ve sinterleme esnasında oluşan fazların analizleri X-ışınları kırınımı (XRD) tekniği ve taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDX) ile belirlenmiştir. Kuvars-SiO2 ve Albite-Na(AlSi3O8) fazları sır yapısında gözlenmiştir. Yapılan çalışmalar ile sadece %30 frit kullanılarak yüksek transparan özelliği ve yüksek hasar ve aşınma direncine sahip sır bileşimlerinin elde edilebileceği sunulmuştur.

Keywords

Şeffaf Sır, Porselen Ürün, Metalik Dekoratif Boya, Dayanım Frit

Thanks

Yazarlar bu çalışma için numunelerin temini ve üretiminde destek olan Porland Porselen A.Ş.’ye teşekkür eder.

References

• Kartal, A. (1998). Sır ve Sırlama Tekniği. Çizgi Mattbaacılık, Banaz.
• Kibici, Y. (2002). Seramik Hammaddeleri ve Teknolojik Özellikleri. Afyon Kocatepe Üniversitesi Yayınları, Afyon.
• Güner, Y. (1987). Seramik. Arı Kitabevi, İstanbul.
• Kingery, W.D., Bowen, H.K. & Uhlmann, D.R. (1967). Introduction to Ceramics. John Wiley & Sons, London.
• Sümer, G. (1992). Endüstriyel Seramikler Cilt 2, Anadolu Üniversitesi Yayınları, Eskişehir.
• Hennetier, L., Moura, A., & Ribeiro, M. (2022). Metal Marking Behavior and Testing of Porcelain Tableware. Materials, 15, 7, 2442.
• Castilone, R. J., & Carty, W. M. (1997). The Metal Marking Behavior of Matte, Gloss, and Zircon‐Opacified Glazes. In 98th Annual Meeting and the Ceramic Manufacturing Council’s Workshop and Exposition: Materials & Equipment/Whitewares: Ceramic Engineering and Science Proceedings (pp.81-95). Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc.
• Lee, H., Carty, W. M., & Castilone, R. J. (2004). Metal marking of dinnerware glaze: Correlation with friction and surface roughness. Whitewares and Materials: Ceramic Engineering and Science Proceedings, 25, 81-92.
• Castilone, R. J., Sriram, D., Carty, W. M., & Snyder, R. L. (1999). Crystallization of zircon in stoneware glazes. Journal of the American Ceramic Society, 82(10), 2819-2824.
• Güngör, F., & Altun, B. (2018). Development of scratch resistance of soft porcelain opaque glazes. Transactions of the Indian Ceramic Society, 77(4), 192-197.
• Pee, J. H., Lee, N. R., Kim, G. H., Kim, Y. J., Oh, Y. S., Kim, H. T., & Kim, G. S. (2016). Effect of frit content on the metal marking and scratching resistance of celadon glaze. In Key Engineering Materials (690), 28-32.
• Arcasoy, A. (1983). Seramik Teknolojisi. Marmara Üniversitesi Güzel Sanatlar Fakültesi Seramik Ana Sanat Dalı Yayınları, Beşiktaş, 132.
• Popescu, V., Vida-Simiti, I., & Jumate, N. (2005). The characteristics of gold films deposited on ceramic substrate. Gold Bulletin, 38, 163-169.
• Darque-Ceretti, E., Hélary, D., & Aucouturier, M. (2002). An investigation of gold/ceramic and gold/glass interfaces. Gold Bulletin, 35(4), 118-129.
• Roy R. (2013). Custer Feldspar. Issue Ceramics Monthly, 11, 12-15.
• Yamaner, C. & Akpınar, S. (2014). Bazı Bor Bileşiklerinin Sırda Ham Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14, 3, 169-175.
• Varışlı, S.Ö. (2019). Yer Karosu Seramik Sır Bileşimlerinin Dijital Mürekkep Performansına Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
• Cheng, X., Ke, S., Wang, Q., (2012). Characterization of transparent glaze for single-crystalline anorthite porcelain. Ceramics International 38, 2725–2731.
• Şahin İ. (2019). Tasarlanmış Çinko Oksit Esaslı Partiküllerin Seramik Sağlık Gereçlerinin Sırlarında Kullanılabilirliğinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Teknik Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Anabilim Dalı, Eskişehir.
• Aydın, B., Toplan, H.Ö. & Toplan, N. (2019). CaO-Al2O3-SiO2 (CAS) Esaslı Cam-Seramiklerin Kristalizasyon Kinetiğine Farklı Hammaddelerin Etkisi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14, 195-203.
• Wu, L., Li, C., Li, H., Li, S. & Wang, C. (2020). Microstructure and properties of porous anorthite/mullite whiskers ceramics with high porosity. Int J Appl Ceram Technol., 17 2104–2113.
• Fuertes, V., Cabrera, M.J., Seores, J., Muñoz, D., Fernández, J.F. & Enríquez, E. (2019). Enhanced wear resistance of engineered glass-ceramic by nanostructured self-lubrication. Materials and Design 168, 107623.
• Selli, N.T. (2015). Development of anorthite based white porcelain stoneware tile compositions. Ceramics International, 41, 7790–7795.
• Fröberg, L., Kronberg, T., Törnblom, S. & Hupa, L. (2009). Chemical durability of glazed surfaces. Journal of the European Ceramic Society, 27, 1811–1816.
• Haner, S. & Çuhadaroğlu, D. (2013). Vollastonit: Bir Gözden Geçirme. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 37,1, 63-82.
• Melchiades, F.G., Rego, B.T., Higa S.M., Alves, H.J., Boschi, A.O., (2010) Factors affecting glaze transparency of ceramic tiles manufactured by the single firing technique. Journal of the European Ceramic Society 30 2443–2449.
• Abd-Elaziz, T.D., Ezz-Eldin, F.M. (2018) Influence of Industrial SolidWaste on the Chemical and Mechanical Properties of Traditional Glaze-Ceramics. Silicon, 10:471–482.
• Hupa, L., Bergman, R., Froberg, L., Tempest, S., (2005) Chemical resistance and cleanability of glazed surfaces. Surface Science, 584, 113–118.
• Schabbach, L.M., Andreola, F., Lancellotti, I., Barbieri, L., (2011) Minimization of Pb content in a ceramic glaze by reformulation the composition with secondary raw materials. Ceramics International 37, 1367– 1375.